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Université Kasdi Merbah Ouargla (2021)

Experimental study of a solar drying process with improved thermal performances

HADIBI Tarik

Titre : Experimental study of a solar drying process with improved thermal performances

Etude expérimentale d’un procédé de séchage solaire à performances thermiques améliorées

Auteur : HADIBI Tarik

Université de soutenance : Université Kasdi Merbah Ouargla

Grade : Doctorate Degree in “Thermo-énergétique” 2021

Résumé
Cette thèse vise à étudier, expérimentalement et par modélisation, le séchage solaire de deux agro-produits à fort impact national, à forte perte saisonnière et à haute valeur nutritionnelle que sont la tomate en pâte et l’ail. Diverses techniques ont été étudiées, utilisant des systèmes de séchage par convection et de séchage solaire hybride intégré à un chauffage auxiliaire tel que l’échangeur de chaleur à eau géothermique (GWHE) et une résistance électrique, d’une part, ou couplés à un processus de séchage innovant comme le séchage par expansion (Détente Instantanée Contrôlée (DIC) suivie de Séchage à Air Chaud (HAD)), d’autre part. Le séchage par convection contrôlée avec une température comprise entre 45 et 60 °C a réduit le temps de séchage de 5,6 h et 4,3 h, pour des vitesses d’air de 1,5 et 2,5 m s-1, respectivement. Le séchage hybride à l’aide d’un échangeur de chaleur à eau géothermique (GWHE) a permis de sécher la pâte de tomate en 18 heures consécutives, avec une température de séchage moyenne de 38 °C la nuit. Le système hybride s’est avéré plus approprié et plus attrayant en termes de qualité visuelle et économique avec un retour d’investisement de 2,21 ans contre 8,44 ans pour le séchoir basique. Parmi huit modèles mathématiques, le modèle proposé avec un coefficient de corrélation le plus élevé R2 = 0,9996 s’est avéré plus approprié pour décrire le comportement de séchage en utilisant quatre techniques de séchage de la pâte de tomate. Les échantillons de pâte de tomate ont été pré-séchés à 0,6 (g/g, d.b) en utilisant le système hybride intégré à un échangeur GWHE ensuite traités par la technologie de détente instantanée contrôlée (DIC). La technologie DIC avec (P = 0,3 MPa, t = 30 s) a réduit systématiquement le temps de séchage par rapport au séchage solaire hybride de 7 h à 1,5 h. La diffusivité a été améliorée de 386, 162 et 157% pour la technologie DIC par rapport aux échantillons de contrôle, pour des températures de séchage de 39, 50 et 70 °C, respectivement. De plus, l’utilisation de la technologie DIC a amélioré la qualité visuelle de la pâte de tomate séchée avec une faible consommation d’énergie par rapport aux systèmes de séchage conventionnels. L’analyse énergétique et exergétique du Séchage Hybride Solaire-Electrique (HSED) de l’ail a été réalisée en mode passif et actif. Avec une énergie de fabrication de 919,62 kWh, le temps de récupération énergétique du HSED variait entre 0,32 et 0,62 an avec un rendement exergétique compris entre 69,61%-89,86%. De plus, le potentiel d’amélioration était de l’ordre de 0,036 à 1,693 kW, respectivement, et le facteur d’impact environnemental le plus élevé de 40,35% a été atteint au rendement exergétique maximal.

Présentation

Version intégrale (2,0 Mb)

Page publiée le 13 décembre 2021